本文選題：三維激光掃描　切入點(diǎn)：激光條紋提取　出處：《江蘇科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：三維激光掃描技術(shù)一直是機(jī)器視覺領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),通過對(duì)被測對(duì)象表面信息的采集,可以快速獲取其表面的三維數(shù)據(jù),完成三維場景的重建。本文研究了基于單攝像頭和線激光的三維激光掃描技術(shù),包括硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)、線激光條紋提取、參數(shù)標(biāo)定和三維模型構(gòu)建以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理四個(gè)主要部分。本文首先采用線激光器對(duì)被測物體進(jìn)行三維掃描,同時(shí)攝像頭捕獲含線激光的視頻流數(shù)據(jù),再通過線激光條紋亞像素定位及三角測距原理獲取物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù),最后,對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、匹配和三維場景重建。論文的主要研究工作包括以下四個(gè)方面:1.完成三維激光掃描硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。在分析單點(diǎn)測距原理的基礎(chǔ)上,對(duì)線激光掃描硬件平臺(tái)進(jìn)行了理論探討,并據(jù)此對(duì)所用到的主要器件進(jìn)行選型,包括攝像頭、線激光器、舵機(jī)等,搭建了三維激光掃描平臺(tái)。2.實(shí)現(xiàn)線激光條紋的識(shí)別和提取。根據(jù)線激光條紋較場景中其它物體具有更為顯著的顏色特征,提出以圖像中的紅色通道分量作為研究對(duì)象,通過自適應(yīng)閾值分割算法實(shí)現(xiàn)線激光條紋的粗提取,再用改進(jìn)型加權(quán)重心法對(duì)線激光條紋進(jìn)行精確定位,保證提取精度的同時(shí),提高了線激光條紋的提取速度。3.參數(shù)標(biāo)定和三維模型構(gòu)建。分析攝像機(jī)成像模型,利用平面標(biāo)定法實(shí)現(xiàn)攝像頭參數(shù)的標(biāo)定。同時(shí)結(jié)合三角測距原理和三維激光掃描硬件平臺(tái),分析線激光的掃描采樣特點(diǎn),完成對(duì)被測物體距離的測量和場景中三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取。4.點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理。研究點(diǎn)云濾波特點(diǎn),利用統(tǒng)計(jì)去噪算法對(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,采用ICP(Iterative Closest Point)點(diǎn)云匹配算法完成點(diǎn)云密度的增強(qiáng),再通過貪婪三角化算法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云三維模型的重建。
[Abstract]:3D laser scanning technology has been a hot topic in the field of machine vision. By collecting the surface information of the object under test, the 3D data of the object can be obtained quickly and the 3D scene can be reconstructed.In this paper, 3D laser scanning technology based on single camera and line laser is studied, including hardware platform design, line laser stripe extraction, parameter calibration and 3D model construction and point cloud data processing.In this paper, the measured object is scanned by a linear laser, and the video stream data are captured by the camera, then the point cloud data on the surface of the object are obtained by the sub-pixel location of the line laser stripe and the triangulation ranging principle.The point cloud data are filtered, matched and reconstructed.The main research work of the thesis includes the following four aspects: 1.The design of three-dimensional laser scanning hardware platform is completed.On the basis of analyzing the principle of single point ranging, the hardware platform of line laser scanning is discussed theoretically. According to this, the main devices used are selected, including camera, line laser, steering gear and so on, and a 3D laser scanning platform .2. is built.The recognition and extraction of line laser stripes are realized.According to the fact that the line laser stripes have more obvious color characteristics than other objects in the scene, this paper presents an adaptive threshold segmentation algorithm to realize the rough extraction of line laser stripes by taking the red channel component in the image as the research object.Then the improved weighted barycenter method is used to locate the linear laser stripes accurately, which ensures the extraction accuracy and improves the extraction speed of the linear laser stripes.Parameter calibration and three-dimensional model construction.The camera imaging model is analyzed and the camera parameters are calibrated by plane calibration method.At the same time, combining the principle of triangulation ranging and the hardware platform of 3D laser scanning, the characteristics of scanning sampling of line laser are analyzed, and the distance measurement of measured object and the acquisition of 3D point cloud data in scene. 4.Point cloud data processing.This paper studies the characteristics of point cloud filtering, uses statistical denoising algorithm to filter the original point cloud data, uses ICP(Iterative Closest Point point matching algorithm to enhance the point cloud density, and then realizes the reconstruction of point cloud 3D model by greedy triangulation algorithm.
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41;TN249

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本文編號(hào)：1715398